铜族和锌族元素课件.ppt

教学要求、掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物及其重 要盐类的性质掌握Cu()、Cu()、Hg()、Hg()之间的 相互转化掌握A和B；A和B族元素的性质对比1第一节 铜族元素第二节 锌族元素本章讲解内容请选择2第一节 铜族元素一、基本性质表20-1 铜族元素的基本性质 Cu Ag Au原子量 63.5 107.9 197.0价电子 3d104s1 4d105s1 5d106s1主要氧化态 +1，+2 +1 +1，+3原子金属半径/pm 127.8 144.4 144.2 第一电离势(kJmol-1) 750 735 895 第二电离势(kJmol-1) 1970 2083 1987M+水合热(kJmol-1) -582 -486 -644M2+离子水合热(kJmol-1) -2121 升华热(kJmol-1) 340 285 385电负性 1.9 1.93 2.54同周期元素比较，铜族元素的原子半径比碱金属原子小得多与碱金属不同，铜族元素的（n-1）d电子可以部分参加成键，因而表现多种氧化态虽然铜的第二电离势较大，但铜的二价离子水合热的负值更大，因此铜在水溶液中的稳定价态是21-1 1-1 铜族铜族元素的通性元素的通性3二、价电子构型二、价电子构型铜族：(n-1)s2 (n-1)p6 (n-1)d10 ns1碱金属： (n-1)s2 (n-1)p6 ns1它们的最外层电子相同, 次外层电子不同。

同周期元素核电荷：碱金属 铜族由于上述两种因素, 加上18电子层结构对核的屏蔽效应比8电子结构小得多，使铜族元素的有效核电荷较大，对最外层s电子的吸引力比碱金属强因此，与同周期的碱金属相比，铜族元素的第一电离势较高；标准电极电势的数值为正值；单质的熔沸点固体密度及硬度等均比碱金属的高，所以铜族元铜族元素的金属活泼性远小于碱金属素的金属活泼性远小于碱金属变化规律是：自上而下活泼自上而下活泼性递减这与主族元素的变化是不同的由于铜族元素的 s 电子和 d 电子的能量差不大, 部分电子可以参与成键, 所以铜族元素表现多种氧化数铜族元素表现多种氧化数三、性质变化特点4它们的电离能不是很大，与变形性小电负性大的原子成键时，可以失去电子形成离子键成键特征CuSO4AgNO3AgF由于18电子结构的离子具有很强的极化力和明显的变形性，所以铜族元素一方面易形成共价化合物，另一方面由于它们离子的d、s、p轨道能量相差不大，能级较低的空轨道较多，所以铜族元素容易形成配合物Cu(NH3)42+Cu2I2 AgIAuCl3可以形成离子键容易形成共价键和配位键5一、存在和冶炼铜 矿硫化物矿：辉铜矿(Cu2S), 黄铜矿(CuFeS2), 斑铜矿(Cu2FeS4)氧化物矿：赤铜矿(Cu2O), 孔雀石(CuCO3Cu(OH)2)。

银 矿闪银矿(Ag2S) 金Au主要以游态存在，岩脉金矿，冲积金自然界主要矿物1-2 金属单质6电解精炼 阳极（粗铜）：CuCu2+2e 阴极（纯铜）：Cu2+2eCu电解反应 Cu（粗铜）=Cu（纯铜）二、金属冶炼铜矿石富集沸腾炉焙烧反射炉制冰铜转炉制粗铜电解精炼铜的冶炼铜的冶炼有关冶炼反应有关冶炼反应焙烧：2CuFeS2O2 = Cu2S2FeSSO2制冰铜： 2FeS3O2 = 2FeO2SO2 FeOSiO2 =FeSiO3 mCu2SnFeS =Cu2SnFeS （冰铜）制粗铜：2Cu2S3O2 = 2Cu2O2SO2 2Cu2OCu2S = 6CuSO2比铜活泼的金属杂质溶解于溶液中比铜不活泼的金属杂质沉于阳极泥中富集用浮选法923-1073K1773-1823K高温吹入空气7浸取：4Au8NaCN2H2OO24NaAu(CN)24NaOH 4Ag8NaCN2H2OO24NaAg(CN)24NaOH Ag2S4NaCN2NaAg(CN)2Na2S还原：2NaAu(CN)2Zn2AuNa2Zn(CN)4 2NaAg(CN)2Zn2AgNa2Zn(CN)4银 Ag 金Au湿法冶炼Ag和AuNaCN溶液浸取矿物往浸取液中加放锌粉还原锌粉有关反应：81-3 主要化合物一、铜的化合物一、铜的化合物1、氧化物Cu2O氧化亚铜CuO氧化铜Cu在空气中加热在氧气中燃烧1273K高温下稳定性:Cu2O CuO均难溶于水溶液中Cu2O的制备在0.1 M CuSO4中加入6M NaOH至生成沉淀刚好溶解完，然后加入乙醛溶液1ml，加热。

现象：溶液生成红色沉淀Cu2+4OH-Cu(OH)42- 2Cu(OH)42-+CH2OH(CHOH)4CHOCu2O +4OH- +CH2OH(CHOH)4COOH2H2O医生用此法可检验糖尿病9性质Cu2O是红色固体，不溶于水，溶于稀酸时岐化析出铜单质，溶于氨水生成不稳定的无色配合物，容易氧化为蓝色氨合物，对热稳定Cu2OH2SO4 Cu2SO4H2O Cu2SO4 CuSO4Cu醋酸二氨合铜()是可溶性配合物，合成氨工业常用它来吸收对催化剂有毒的CO气体： 加压降温Cu(NH3)2AcCONH3 Cu(NH3)3AcCO=Cu2O4NH3H2O2Cu(NH3)2+2OH-3H2O4Cu(NH3)2+8NH3H2OO2 4Cu(NH3)42+4OH-6H2O+H2O102、卤化物 CuCl CuBr CuI CuF2 CuCl2 CuBr2 颜色 白 白 白 白 黄氯 棕黑溶解性 不溶 不溶 不溶 微溶 溶 溶制 备卤化亚铜由+2价铜盐还原制备Cu2+4I-2CuII2生成的I可用硫代硫酸钠除去：I22S2O32-2I-S4O62-2CuCl2SO22H2O2CuClH2SO42HCl 或：CuCuCl26HCl(浓)=2H3CuCl4 （也存在配位数为2和3的配合物） 稀释 2H3CuCl4= CuCl3HCl氧化铜或氢氧化铜与氢卤酸反应可得到卤化铜。

Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2OCuO+2HCl=CuCl2+H2O想一想:用此法能否制得碘化铜?为什么?11卤化铜的性质与Cu2O类似, 卤化亚铜溶于氨水而容易被空气氧化:CuCl2NH3H2OCu(NH3)2+Cl-2H2O4Cu(NH3)2+8NH3H2OO24Cu(NH3)42+4OH-6H2OCl Cl Cl Cl Cl Cu Cu Cu CuCl Cl Cl Cl ClCuCl2为链状共价物,溶于水、乙醇和丙酮在过量Cl-存在下可形成配合离子：Cu(H2O)62+4Cl-CuCl42-(黄色)6H2O溶液中结晶出来的氯化铜含有两个结晶水，加热分解成为碱式盐，所以无水物应在氯化氢气流中干燥 773K2CuCl22H2O=Cu(OH)2CuCl22HCl无水盐强热分解为氯化亚铜： 773K2CuCl2=2CuClCl2123、硫化物铜与硫加热反应或用硫代硫酸钠还原Cu2+在Cu2+溶液中通入H2SCu2SCuS有关化学反应 2CuS=Cu2S2Cu2+2S2O32-Cu2SS2SO42-4H+Cu2+ + H2S =CuS + 2H+高温黑色Ksp(Cu2S)=210-47 Ksp(CuS)=8.510-45硫化物均不溶于水和稀酸, 可溶于硝酸或王水,也溶于氰化物3CuS8HNO33Cu(NO3)22NO3S4H2O2CuS10CN-2Cu(CN)43(CN)2S2-134、硫酸铜铜与浓硫酸反应氧化铜或氢氧化铜与稀硫酸反应CuSO4CuSO4 为蓝色, 味苦, 俗称蓝矾或苦矾,是重要的试剂和杀菌剂。

CuSO45H2O的结构CuSO45H2O受热失水分解铜与稀硫酸在充足的氧气中反应14无水硫酸铜是白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，具有很强的吸水性，吸水后显特征的蓝色，可利用这一性质检验乙醚、乙醇等有机溶剂中的微量水分，也可用作干燥剂硫酸铜在水溶液中会发生水解而显酸性：2CuSO4+H2O Cu2(OH)SO4+ +HSO4-因此配制硫酸铜溶液必须加酸抑制水解硫酸铜的用途工业农业电镀、电池、印染、染色木材保存、制颜料等制“波尔多”溶液，用于杀虫灭菌，加入贮水池中可防止藻类生长波尔多液配方：CuSO45H2O：CaO：H2O=1：1：100155、铜配合物Cu(CN)43-CuCl42-Cu(H2O)42+Cu(OH)42-Cu(NH3)42+一价铜配合物一般是无色的,配位数为2-4, 卤素、氨的配合物稳定性较差，但四氰合铜()非常稳定2CuS+10CN- =2Cu(CN)43- +2S2- + (CN)2由于Cu2+离子的轨道未占满电子, 因而它比Cu+更容易形成配合物, 并且呈现较深的颜色它的配位数为4 纤维素纤维素溶液水或酸铜氨溶液可溶解纤维素166、铜()铜()的相互转化Cu电极电势 0.158V 0.522VE(A) Cu2+ Cu+ Cu 0.34V 根据铜的电极电势可知, 在溶液中，Cu+总是要发生岐化。

因此一价铜化一价铜化合物只存在于较稳定的合物只存在于较稳定的配合物中或者是存在于配合物中或者是存在于难溶物中难溶物中在高温下，由于铜的第一电离势较低，第二电离势很大，所以容易形成一价铜的化合物，如在高温下可发生下列反应：4CuO2Cu2OO22CuCl2=2CuCl+Cl22CuBr2 =2CuBr+Br22CuS=Cu2S +S17想一想:CuSO4溶液过一会后开始有什么现象?加入过量NaCN溶液有什么变化?加入NaCN溶液最终产物是什么?生成棕黄色的Cu(CN)2最终产物是无色的Na3Cu(CN)4棕黄色沉淀很快分解为白色CuCl并放出(CN)2气体18二、银的化合物二、银的化合物一、氧化银一、氧化银AgNO3AgOH白Ag2CO3白Ag2O暗棕色暗棕色NaOHNa2CO3-H2O-CO2有关反应：AgNO3 + NaOH =AgOH +NaNO3 2AgOH =Ag2O + H2O2AgNO3+ Na2CO3=Ag2CO3 +2NaNO3 Ag2CO3 =Ag2O + CO2 Ag2O的性质氧化银不溶于水,呈暗棕色,由于它的生成热很小,很不稳定,容易被还原为金属银 573K 2Ag2O=4AgO2Ag2OCO2AgCO2Ag2OH2O22AgH2OO2Ag2O极易溶于硝酸或氨水溶液生成硝酸盐或银氨离子。

极不稳定19二、硝酸银二、硝酸银制备3Ag4HNO3(稀)3AgNO3NO2H2O或: Ag2HNO3(浓)AgNO3NO2H2O提纯硝酸银是实验室最常用的可溶性银盐 713K2AgNO3=2Ag2NO2O2 473K2Cu(NO3)2=2CuO4NO2O2AgNO3Cu2(NO3)2AgNO3CuO473K沉淀CuO滤液AgNO3溶解过滤纯AgNO3重结晶硝酸银见光受热会分解，因此必须保存于棕色瓶和避光阴凉处2AgNO3 =2Ag + 2NO2 + O2原理步骤想一想：为了充分利用硝酸，应当采用浓硝酸还是稀硝酸？20固体AgNO3或其溶液都是强氧化剂,即使在室温下,许多有机物都能将它还原成黑色银粉如AgNO3遇到蛋白质即生成黑色蛋白银, 所以皮肤或布与它接触都会变黑EA0 （Ag+/Ag） = 0.779V10%的硝酸银溶液尖医药上作消毒剂大量的硝酸银用于制造照相底片上的卤化银非常重要的化学试剂AgNO321三、卤化银制 备Ag2O + 2HF =2AgF + H2OAg+X-AgClAgBrAgI+白浅黄黄AgF是离子晶体,易溶于水,其它卤化物均不溶于水,随卤离子的半径增大溶解度变小, 颜色加深。

这是由于阴阳离子的相互极化作用引起的卤化银的感光性AgBr=AgBr光卤化银大量用于制感光材料，从胶片到相片的过程可表示如下图所示感光潜影定影显 影显影剂是一种还原剂，如对苯二酚，反应如下：HOOH + 2AgBr =2Ag + O=O + 2HBr经过显影后，随着银的生成，逐渐显出影像经过显影后，随着银的生成，逐渐显出影像定影剂的主要成分是硫代硫酸钠，多余的卤化银在定影剂中被溶解掉，以保证影片清昕，反应如下：AgBr2S2O32-。